江苏蓬 1,2,3,4,5向伟 1,2,4,5刘云鹏 1,2,4,5罗海波 1,2,4,5,*
1 中国科学院 沈阳自动化研究所，辽宁沈阳006
2 中国科学院 机器人与智能制造创新研究院，辽宁沈阳110169
3 中国科学院大学，北京100049
4 中国科学院 光电信息处理重点实验室，辽宁沈阳110016
5 辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室，辽宁沈阳110016
为解决在模板匹配过程中，目标图像发生局部遮挡、背景变化、光照变化以及剧烈非刚性形变等情况而出现的匹配失败问题，本文提出了一种基于多特征融合的共生矩阵模板匹配算法。首先，采用多特征融合的方法提取图像信息。分别提取图像的颜色特征、深度特征、方向梯度直方图（HOG）特征，通过主成分分析（PCA）与K均值聚类的方法实现多通道多特征融合；随后，以共生矩阵作为相似性度量方法，通过统计相似性特征信息来代替直接施加距离计算；最后，计算滑动窗口中每一组像素点对的共生概率，并加权求和作为匹配得分，由此在目标图像上寻找最佳匹配区域。通过实验对比，本文算法的AUC （Area Under Curve） 得分为0.658 6，较目前最好的几种模板匹配算法DDIS-D、DDIS-C、BBS算法分别提高了：7.9%，8.1%，20.2%。采用特征融合的方法能够充分利用图像信息，有效提高匹配的准确率；共生矩阵可以捕获图像的纹理相似性，且这种度量方法仅与共生统计有关，与实际像素无关，能够在一定程度上克服复杂场景对匹配结果带来的影响。实验结果表明本文的方法匹配精度更高、鲁棒性更强。
图像处理 模板匹配 多特征融合 共生矩阵 image processing template matching multi-feature fusion co-occurrence matrix
1 中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电信息处理重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
4 辽宁省图像理解与视觉计算重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
冷像是影响制冷型红外探测器成像质量的重要因素。虽然可以通过非均匀校正技术进行去除, 但当校正后的工作条件发生改变时, 冷像的影响又会显现出来。根据冷像产生的机理以及频率特点, 提出了一种基于时空估计的冷像校正算法。首先, 通过使用小波分解与重构对原始图像进行冷像噪声空间域估计; 然后, 利用自适应时域低通滤波获得冷像噪声的时间域估计; 最后, 利用原始图像与获得的冷像估计噪声做差完成校正过程。使用仿真和实际的红外图像序列进行实验, 结果表明所提算法能够有效地去除冷像噪声。
冷像 非均匀校正 小波分解与重构 narcissus effect non-uniformity correction wavelet decomposition and reconstuction 红外与激光工程
2018, 47(6): 0626003
1 中国科学院沈阳自动化研究所, 辽宁 沈阳 110016
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院光电信息处理重点实验室, 辽宁 沈阳 110016
针对2.5Ma条件下气动光学传输效应对红外成像的影响进行机理分析。利用有限元仿真得到头罩外流场的温度、压力、空间分布形态的参数。在此数值仿真基础上, 提出将头罩外流场等效为气体透镜的方法, 计算透镜的折射率和焦距及其对原红外成像系统焦点位置的改变量约为49.66 μm, 此改变量小于焦深, 则外流场对红外光线传输的影响基本可以忽略, 成像不会产生模糊。测量风洞实验拍摄到退化图像的调制传递函数（MTF）与红外探测系统的MTF相差很小, 验证了对气动光学传输效应机理分析的正确性。
气动光学 有限元仿真 折射率 气体透镜 风洞实验 aero-optics finite element simulation refractive index gas lens wind tunnel test
1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所
2 b.微系统与太赫兹研究中心，四川绵阳 621999
为进一步提高碳纳米管阴极的场发射能力，分析了不同条件下碳纳米管的场发射测试结果，研究了热累积效应对碳纳米管场发射性能的影响。实验结果表明，通过抑制场发射测试过程中阳极的热累积，可获得更大的发射电流和发射电流密度。该研究为进一步提高碳纳米管阴极场发射能力提供了参考。
热累积 碳纳米管 场发射性能 发射电流 thermal accumulation carbon nanotubes field emission properties field emission current 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(4): 529
1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所
2 b.微系统与太赫兹研究中心，四川 绵阳 621999
为解决太赫兹( THz)行波管工作电流过小、输出功率低等问题，提出了基模多注工作模式的折叠波导行波管 (TWT)。首先，获得了基模多注折叠波导色散特性；然后，对基模多注折叠波导的传输特性进行了模拟计算；最后，完成了 0.14 THz基模多注折叠波导行波管的注波互作用特性分析。电子注参数为 12 mA，15.75 kV时，获得的 3 dB带宽为 25 GHz(128 GHz~153 GHz)，最大增益为 33.61 dB，最大峰值功率为 23 W；电子注参数为 30 mA，15.75 kV时，在 0.14 THz处获得了 38 dB增益，最大脉冲输出功率为 63.1 W。该方法能够有效增大 THz行波管的工作电流，提高互作用增益及效率、3 dB带宽、输出功率；在增益相同时，基模多注行波管可以做得更短、更紧凑。
基模 多注 折叠波导 太赫兹行波管 fundamental mode multi -beam folded waveguide terahertz traveling -wave tube 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(2): 184
1 中国工程物理研究院 a.电子工程研究所
2 b.微系统与太赫兹研究中心，四川绵阳 621999
在太赫兹频段，折叠波导慢波结构主要采用微细加工技术完成。讨论了目前折叠波导慢波结构主要的微加工工艺，分析了主要工艺误差包括波导深度、侧壁垂直度对 0.41 THz折叠波导慢波结构高频特性的影响。通过分析比较， a值对折叠波导行波管性能影响很大，需要在工艺中精确控制。在侧壁垂直度为 89°范围以内，侧壁垂直度的变化对折叠波导行波管性能影响不大。通过仿真分析，确定了工艺中必须控制加工精确度的工艺步骤，这对 0.41 THz折叠波导行波管的研制有非常重要的意义。
折叠波导 慢波结构 冷测特性 工艺误差 太赫兹 folded waveguide slow -wave structure cold characteristics process errors Terahertz 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(2): 179
1 中国工程物理研究院电子工程研究所
2 微系统与太赫兹研究中心，四川 绵阳 621999
3 中国工程物理研究院电子工程研究所，四川 绵阳 621999
行波管具有高增益、宽带宽、高输出功率等优点，但频率提升到THz 后，输出功率急剧降低，为此采用多注与功率合成的方式提高输出功率。对D 波段折叠波导行波管进行的理论与数值分析表明： 单束的3 dB 带宽为13 GHz(0.134 THz~0.147 THz)， 0.14 THz 处最大增益为20.88 dB；多束合成增益为20.6 dB，3 dB 带宽内合成效率不低于92%。通过微铣削的办法加工完成了2 路折叠波导，并对其传输特性进行测量，对比分析了测试与设计结果。并行多注行波管能够以单束小电流、低聚焦磁场方式工作，可有效提高THz 行波管的输出功率。
两注 折叠波导行波管 太赫兹 3 dB 带宽 合成效率 two-beam Folded Waveguide-Traveling Wave Tube Terahertz 3 dB band combining efficiency 太赫兹科学与电子信息学报
2015, 13(1): 13
中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
基于三探针方法开展了脉冲放电等离子体特性研究，实现了单次脉冲放电等离子体参数的时变特性诊断。采用金属罩屏蔽、示波器锂电池供电等方法降低了电磁信号干扰，利用Labview编制了特定的程序进行三探针诊断数据处理。根据脉冲放电等离子体具有多电荷态离子成分、离子超声速运动等特点，对三探针理论进行相应修正。诊断结果表明，整个放电脉冲内高压引出界面电子温度Te处于2~4 eV之间，离子密度ni处于1017~1018 m-3量级之间，与Langmuir单探针诊断结果吻合。
脉冲等离子体 三探针 超声速扩散 电子温度 离子密度 pulsed plasma triple probe supersonic expansion electron temperature ion density 强激光与粒子束
2015, 27(4): 045007
中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
为了提高太赫兹行波管的输出功率, 提出了多个传输信号进行功率合成的方法。首先, 对D波段多注慢波结构进行设计及功分器的优化;然后, 通过微铣削工艺完成了两注THz折叠波导结构的加工, 加工精度满足实际设计要求;最后, 利用CST软件对该结构的冷测与互作用特性进行了分析。仿真结果表明: 该结构的S11值小于-20 dB, 实际测试值在-20 dB左右, 两者较吻合。冷测分析表明该结构具有22 GHz(16%)的冷带宽, 3 dB增益带宽为12.5 GHz。在各电子注的电压、电流、峰值输入功率大小分别为15.79 kV, 12 mA, 10 mW时, 单注结构获得了1.58 W的输出功率及22 dB的增益;而两路信号在互作用完成后, 获得了2.91 W的合成功率输出, 合成效率不低于90%。通过合成的方法可以有效提高THz行波管的输出功率。
微铣削 两注折叠波导 太赫兹行波管 传输特性与增益特性 micro-milling two-beam folded waveguide THz traveling-wave tube transmission and gain characteristic 强激光与粒子束
2015, 27(2): 024104
1 中国工程物理研究院 电子工程研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 太赫兹研究中心, 四川 绵阳 621900
分析了两种常用来计算等效电导率的理论公式, 并加工了折叠波导慢波结构进行冷测实验验证。在粗糙度为0.3 μm时, 0.14 THz电磁波在无氧铜中传播的等效电导率约为4×107 S/m, 这与已有理论公式的计算结果并不一致。最后初步讨论了这种不一致产生的原因, 并提出了修正相关理论公式的想法。
折叠波导 高频损耗 表面粗糙度 太赫兹 folded waveguide high-frequency loss surface roughness terahertz 强激光与粒子束
2015, 27(1): 013102
